平原区高速公路（共9篇）
平原区高速公路 篇1
1 概述
亳州郭楼至郑楼高速公路位于安徽省北部亳州市, 是泗 (洪) 许 (昌) 高速公路的重要组成部分, 与济广高速公路 (G35) 在亳州市东北相交。项目起于亳州市郑楼村与河南省永城市分界处, 终于亳州市郭楼村与河南鹿邑县分界处, 路线全长39.6 km。双向四车道全封闭、全立交高速公路;设计行车速度为120 km/h;路基宽28 m, 路面宽23.5 m, 行车道宽2×7.5 m。全线设大桥2座, 中小桥16座, 分离立交11座, 车行天桥17座;服务型互通1座, 枢纽互通1座, 服务区1处;项目总投资约19.12亿元。
本项目的建设, 符合东向发展战略, 对加强安徽省北部地区与长三角的对接, 密切苏皖两省经贸联系, 充分发挥安徽省承东启西的区域优势, 推动沿线经济发展, 加强东中西部的人文经济、自然资源互补, 缩小区域经济差距, 构筑和谐社会、全面建设小康社会具有重要的意义。项目建成后, 特别是泗 (洪) 亳 (州) 许 (昌) 公路全线通车后, 将串联北京至台北、北京至港澳等国家高速公路, 是对区域国家高速公路网的进一步补充和完善。
2 项目区域特点
项目区域地貌属黄淮冲积平原, 地势平坦, 区域人多地少, 土地资源稀缺, 沿线均为农田, 表土肥沃, 沿线村庄密集, 等级公路及村村通路网发达。平原区高速公路建设, 对沿线群众生产、生活和社会活动的正常往来造成较大的影响。为降低高速公路建设对沿线的影响, 高速公路需设置较多的桥涵、通道等, 同时平原区排水困难, 通道等构筑物一般不宜下挖, 导致高速公路路基填土高, 土方需求量大。因此, 既满足公路功能, 又要保持原有路网、水系完整, 方便群众生产、生活, 降低路基填土高度, 节约土地, 保护环境, 降低工程造价, 是平原区高速公路设计的难点。
3 项目难点及关键技术措施
根据项目区域特点的分析, 该地区项目难点就是:如何合理解决节约土地资源与方便群众生产、生活之间的矛盾, 从而有效的降低路基填土高度, 节约占地, 保护环境, 降低工程造价。
因此, 在项目设计过程中, 通过对项目特点和难点进行分析和研究, 结合国家倡导的“建立节约型社会”的战略目标, 贯彻全国公路勘察设计工作会议提出的“六个坚持、六个树立”的公路勘察设计新理念要求, 主要采取以下技术措施:
1) 合理解决平、竖曲线组合关系。项目位于皖北平原区, 人口、村庄稠密, 人多地少, 土地资源稀缺, 贯彻“低路堤设计”的理念。根据多年高速公路建设实践经验, 平面和纵面指标达到较低值时, 特别是平面与纵面指标同时达到较低值时, 两者组合要对应;两者指标都较高时, 可适当放松平纵组合要求, 特别是平曲线较长时, 适当设置多个变坡点。项目位于平原区, 平面指标高, 纵面设计灵活运用平纵组合要求, 尽量避免采用长坡 (按450 m左右控制) , 适当增加变坡点, 降低路堤填高, 该项目全线路基填方281.2万m3, 路基平均填土高度约2.2 m。有效的减少了公路永久占地和取土场占地;有效控制路基工后沉降, 改善了行车舒适性;有效的使高速公路低缓边坡与自然地貌融合。
2) 通道和天桥方案比选。项目沿线地势平坦, 均为农田, 低等级路网发达, 农业耕作机械化程度高, 贯彻“高低搭配, 总体降低, 满足功能, 经济可行”的理念。通过对高路堤通道方案与低路堤车行天桥方案进行比选, 采用车行天桥方案, 具有明显优势。同时结合车型天桥的间距, 合理布置大型农业机械的通道, 对满足大型收割机通行的机通道设计位置和数量进行合理归并, 即满足大型收割机通行条件的通道与车行天桥间距、满足大型收割机通行条件的通道与通道间距按不小于1 km控制。全线设置车行天桥17座, 平均2.33 km 1座。有效解决了与沿线低等级相交处的路基填土高度, 同时形式多样的上跨建筑物在平原区有效增加景观效果, 改善视觉的单调性。
3) 积极采用低高度桥梁。a.与G311交叉。G311现状二级公路, 路基宽12 m, 路面宽9 m;规划为一级公路, 路基宽24.5 m。由于受路线总体走向的制约, 导致G3111与与本本项项目目交交叉叉处处角角度度较较小小 (35°) , 因此该分离立交既要满足现状道路通行, 又要满足规划断面布设, 若采用常规大跨径桥梁, 桥梁梁高较高, 不利于降低桥头路基填土高度和缩短桥长, 因此主桥采用1-67 m钢桁架桥 (见图1) , 有效降低了桥头路基填土高度和缩短了桥长。b.与济广高速 (G35) 交叉。本项目与济广高速 (G35) 交叉形成枢纽互通, 主线跨越济广高速 (G35) 及与G35平行的一条集散匝道, 导致桥梁跨径均较大, 同时济广高速 (G35) 、集散匝道与本项目交叉处填土较高 (约2.5 m) , 主线上跨处既要满足净空要求, 又要降低桥头填土高度和缩短桥长, 采用常规的小箱梁、T梁、现浇箱梁的梁高都比较高, 不利于缩短桥长及降低桥头路基填土高度。因此主线桥采用错孔布置的钢—混凝土组合箱梁 (30 m+38 m+31 m, 33 m+35 m+34 m) (见图2) 。因此采用钢桁架桥梁、钢—混凝土组合箱梁, 桥梁梁高低, 解决了平原地区相交道路填土较高或斜交角度较小桥梁跨径大时, 既要满足净空, 又要降低桥头填土高度和缩短桥长的问题, 同时便于施工, 缩短工期, 景观效果好, 因此具有较好的推广价值。
4) 充分利用清表腐殖土。项目区域均为农田, 表土比较肥沃, 适合植物生长。结合项目附属工程贯彻“变废为宝, 环境友好”的理念, 将全线清表土按段落临时集中堆放, 充分用作边坡、中央分隔带、互通区绿化及施工场地复耕表土, 有效减少弃、取土场占地, 节约了土地, 保护了生态 (见图3) 。
4 结语
平原区地势平坦, 村庄密集, 人口稠密, 土地资源宝贵, 地方路网发达, 因此高速公路设计时, 应根据项目的特点、难点, 明确总体设计思路, 积极运用新理念, 引进相近行业的技术成果和经验, 本着以人为本、安全、经济、适用原则, 节约土地资源, 保护生态环境, 节约工程造价。
摘要：以亳州郭楼至郑楼高速公路设计为例, 通过对该项目区域特点与难点的分析研究, 制定了解决平、竖曲线组合关系、采用低高度桥梁、充分利用腐殖土等措施, 以确保工程安全, 同时减少公路建设对生态环境的影响。
关键词：高速公路,平原区,设计思路,环境
参考文献
[1]JTG B01—2003, 公路工程技术标准[S].
[2]JTG D20—2006, 公路路线设计规范[S].
[3]降低造价公路设计指南[Z].2005.
平原区高速公路 篇2
平原及山区高速铁路选线的控制因素
通过对平原地区京石客运专线、津保铁路,山区长昆客运专线等高速铁路的.选线特点分析,结合高速铁路通过城市地区与城市规划的协调配合,以及对环境保护、地质灾害、大型基础设施、军用设施的影响分析,总结出平原及山区高速铁路选线的主要控制因素.
作 者：吴伟 Wu Wei 作者单位：铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津,300142 刊 名：铁道勘察 英文刊名：RAILWAY INVESTIGATION AND SURVEYING 年，卷(期)：2010 36(1) 分类号：U212.32 U238 关键词：高速铁路 城市规划 环境保护 地质灾害 控制因素平原区高速公路 篇3
关键词：新老路基不均匀沉降技术措施
0引言
平原地区在旧路改造过程中，为最大限度减少工程量，避免大面积侵占农田、水利设施、房屋等，除局部线形调整外，一般均采用利用原有公路，采取单侧或双侧加宽设计。而旧路路基经多年沉降，路基已趋于稳定，新路基成型后必然要经历一个沉降过程，造成了新老路基的不均匀沉降，导致路面开裂和破损，影响公路的使用性能。目前我国公路部门尚缺乏成熟的、统一的路面拓宽设计方法，有必要在施工中提出较为合理的施工方案，最大限度的减少不均匀沉降的产生。
1结合部处治技术的基本思路
为防止结合部位出现不均匀沉降，就必须提高新老路基的整体性能，因此，结合部处治的核心思路就是尽量保证结合处的整体性能。提高结合处的整体性能就要先从地基着手，减少地基沉降，再从路基着手，加宽横向联系，最后才能避免路面不均匀沉降产生。
2技术措施
2.1原地面处理路网改造工程因资金较为缺乏，其地基处理方案都较为慎重，所采用的技术方案要尽量减少资金的投入，从而使原地面的处理通常都采用较为常规的办法
2.1.1无水处地基该处地基水位较深，在清表后，可直接进行碾压施工，或适当对基底30～50cm深范围内进行换填素土，达到规范规定压实度后进行路基填筑即可。
2.1.2常年积水处地基该处地下水位较浅，造成原地面难以压实，一般先在路基内坡角线以外挖排水沟和集水坑，采用集中抽水，排到附近河道，待水位明显下降后，再清除全部淤泥，然后对基底一范围内进行换填紊土、低剂量灰土或碎砖处理，压实后进行压实度检测，或沉降量观测。达到相关要求后，进行正常路基填筑。
2.2路基填筑
2.2.1老路基边坡处理老路边坡处土壤比较松散，垃圾草根较多，一般坡面土要予以挖除(通常在03-0.5米)，直至密实的路基接壤处。老路与新路交界的坡面上应挖设台阶，以利于新老路基良好结合，如该路段旧路边坡完整，则第一层台阶的开挖线应自旧路坡脚(清表后的坡脚)水平向内1～1.5米为宜，使其开挖后的台阶底角线与老路边线基本平行：台阶应设成向内倾斜3％左右的坡度。每级台阶高控制在0.5m-1.5m之间，当然也应该根据工程的实际情况来定最佳尺寸。
2.2.2填筑土方路基，必须根据设计断面，分层填筑、分层压实。分层的最大松铺厚度，一般不应超过30cm，填筑至路床顶面最后一层的最小压实厚度，不应小于8cm。路堤填土宽度每侧应宽于填层设计宽度，压实宽度不得小于设计宽度，最后削坡。填筑路堤一般采用水平分层填筑法施工。即按照横断面全宽分成水平层次逐层向上填筑。如原地面不平，应由最低处分层填起，每填一层，经过压实符合规定要求之后，再填一层。路基填筑压实度检测严格按照《公路路基路面现场测试规程》(JTG-2008)执行，达到规定压实度后方能进行上层填筑。路基施工完成后，为保证施工质量，通常在路基顶用大吨位(50吨以上)拖振压路机碾压数遍，或在路基封顶20cm～40cm范围做一至两层石灰改善土，以保证路基弯沉达到设计标准。
2.3填料选择路基填料一方面可以影响新路基自身的压缩变形，另一方面影响新老路基的变形模量，进而影响结合部位路面结构的力学响应。路基填料的不同，会导致新老路基变形模量存在差异。从而导致新老路基抗变形能力存在差异。因此，新路基的填料选择控制极为重要。
路基施工中，新路基的填料最好选用与原路基一致的填料，但实际却很难做到，因为根据公路建设事权划的原则，路基土一般由当地政府提供，造成土质复杂，来源多样，因此，一般情况先对土质进行分析，确定土质，液塑限、塑性指数、有机质、易溶盐含量等。进而确定土质是否可用，如何使用等。稳定性差的填料主要有高液限粘土、粉质土等。高液限粘土粘性高中，塑性指数大，透水性差，干燥时很坚硬，但浸湿后强度急剧下降，不易干燥；干渴循环的胀缩所引起的体积变化很大；过干时成块状，不易打碎和压实，过湿时又易于压成弹簧土，属不理想的填料。粉质土含有较多的粉土粒，虽有一定的粘性和塑性，但不易稳定，水浸后易成流体状态，干旱时则尘土飞扬。毛细水上升高度很大，在季节性冰冻地带会造成很大水分累积，导致严重的冻胀和翻浆，属最差的路堤填土。受条件限制必须使用时，通常应采用翻开晾晒，掺灰拌和等措施处理后，方能使用。
轻质路堤适应于软土地区或者当地有轻质填料(如粉煤灰j的旧路改扩建工程。利用轻质填料，一方面可以增加路堤的稳定性，减少路堤的压缩变形：另一方面，因其减轻了路堤的重量，进而减少了地基固结沉降。目前，常用的轻质填料有粉煤灰、二灰土等。
2.4土工格栅使用土工格栅是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物及玻璃纤维为原料制成的网状织物新型建筑材料。是目前国内一种最新的土工建筑材料，它具有拉伸强度高(>100KN／m，延伸率小于千分之十五)，尺寸稳定性好，耐腐蚀，抗老化(设计使用寿命120年，地下)，使用温度宽(-50～1200C)等特性，已广泛用于险坡防护、松软地基处理、加筋土挡墙工程及一些高承载力的结构中，是建筑行业中具有划时代意义的新型材料。土工格栅用于路基加固防护，格栅和路面材料融合在一起，可有效地分配荷载，提高路基的稳定性，减小不均匀沉降，承受更大的变荷。
施工时土工格网沿线路的横向铺设，将成捆土工格网自老路堤往新路堤方向展开，按设计长度截断，施工时应保证格网铺向与线路走向垂直。
先将铺设在老路堤上的端部锚牢，然后再展开至新路基上，将土工路网张拉紧，使之产生2％～4％的伸长。相领两副土工格网的搭接长度不小于20cm，并用尼龙绳呈之字形穿绑，使之成为一体。土工格网可根据设计多层铺设。每层填土厚度不大于30cm，路床范围内压实度≥93％，其它部位≥90％。
3设计方面
新老路基结合部位易发生纵向开裂、错台，雨水由裂缝或错台处进入，会加剧病害的扩展。为防治此病害发生，就要在结合部位进行大量的处治措施设计，从而增加了工程投资并带来相当的施工难度。在加宽设计中，可在结合部位设置分隔带，可延缓或阻止纵向裂缝和错台对新路基的影响。这样可保证在拓宽道路正常使用的情况下，节约施工成本并降低施工难度。
4结语
平原区高速公路 篇4
本项目设计路线位于辽宁中南部辽河平原区,行政区划隶属于鞍山市、沈阳市、辽阳市。线路呈东南～西北走向,跨越数条河流,连接沈大高速公路与京沈高速公路。地貌成因类型以堆积地形为主,其次是剥蚀堆积地形,地势平坦,地下水系发育。
辽宁中南部为省内经济发达地区,土地资源珍贵,路网密集,各级规划较多,水系发育,沿线跨越数条河流。
本项目全线无挖方,路基填料缺乏。
2 设法降低路基高度
平原地区地势平坦,基本农田所占比列高,高速公路路基填料需求量巨大,从安全、造价、环保、节约耕地等方面均要求平原区高速公路降低路基高度。但由于平原地区村镇密集、河渠纵横交错,经济较为发达,相应的路网、水网也发达,修建高速公路必然和上述地形、地物交织,导致平原地区地方路净高控制位置多、防洪水位高,降低路基高度困难。
2.1 合理设置路线纵坡
平原地区地势平坦,高速公路平、纵面指标相对较高,可以适当放松对平纵组合的要求,当平面半径大于6000m、纵断坡差小于1%时可以不考虑平纵组合,增加变坡点,减小项目的平均坡长,达到降低路基高度的目的。鞍台高速公路在大张互通式立交、柳河大桥、新开河互通式立交处,多次调整纵坡长度和纵坡以满足地方路净高的前提下降低高速公路路基填筑高度,取得了良好的效果。
2.2 减少与地方道路交叉
外业调查时摸清地方道路情况,加强与当地政府和交通局沟通,结合地方路规划和当地出行情况对地方路进行合理的合并、改移,减少分离式和通道的数量。
2.3 合理选择被交路与高速公路的交叉方式
被交路上跨高速公路能有效地降低路基高度。但平原地区经济发达、路网密集,被交路间距小,要想降低高速公路路基高度,必须使连续数条被交路都上跨主线。对于靠近人口密度大的聚居区,使地方路上跨,改变当地出行方式,影响当地百姓生活状况,协调难度大,不宜采用被交路上跨,对于远离村落段的被交路宜采用上跨方式达到降低高速公路路基高度的目的。
2.4 降低构造物高度
桥梁的结构形式尽量多采用板式等低高度梁,减小桥梁的建筑高度。对于部分可以下挖的地方路,在满足排水要求的情况下尽量降低地方路高度。对于通道下无排水出口处可根据情况设置渗井、泵站,或者设置集水井、横向排水管和渗透池解决通道排水问题。
3 液化处理设计
鞍台高速沿线不良地质现象主要表现为砂土液化。本项目设计带为冲海积平原,地表岩性为粉质粘土、粘土、淤泥质粉质粘土,下部为粉砂、粉细砂组成,松散～稍密,处于饱和状态,具备砂土液化的物质条件,在地震或其它外界振动下,易产生砂土液化。设计带处于地震基本烈度Ⅶ度区。根据路线钻探试验结果,本项目在部分河流桥位区出现砂土液化现象,设计中对中等液化段进行了地基处理。液化地基的加固方法,目前高速公路工程一般采用强夯和挤密碎石桩法。强夯法操作简单、经济、施工速度快。但强夯法要求距离民房至少50m,且在桥头附近也不宜强夯,强夯法处理深度不大于10m。挤密碎石桩相对于强夯法,具有对周围环境扰动小、加固深度大等有点。因此挤密碎石桩一般用于处治桥头路段的沙土液化地基。
强夯法是利用起吊机械吊起重锤,然后自由落体夯击地面。在短时间内对地基土体施加巨大的冲击能量,使一定范围内的地基土体强度提高、土体液化挤密。
挤密碎石桩是采用振动成桩法先用桩管振动成孔,填入足够数量的碎石和砂砾,振动密实形成桩体。通过振动、挤密的成桩过程将原地基土振动密实。桩体与桩间土形成复合地基,从而达到既处置可液化地基又增强地基强度的目的。
4 排水设计
平原地区高速公路排水困难,具有排水出口少、路线纵坡缓水流淤积、地方路下挖通道内积水等难点。
平原地区地势平坦,能利用的排水出口间距大。在外业调查阶段,对于排水出口的调查是重点,摸清项目经过地区原有排水系统。平原地区水田丰富,在水田段分清楚上下水线,禁止把上水线作为高速公路的排水出口。在现有排水出口的基础上,对于无排水出口、排水出口间距过长的段落采用设置排水沟将边沟的水横向引到附近的沟渠、加大边沟尺寸、设置渗透池等措施解决排水难问题。
为便于纵向排水,规范规定高速公路路线纵坡不小于0.3%,当路线纵坡小于0.3%时,路表排水不畅,容易导致路面上大量积水,严重影响行车安全。而平原区高速公路由于地形简单,为降低路基高度,有时会出现路线纵断小于0.3%的段落。对于路线纵断小于淤积坡度的段落,当边坡高度低或者边坡已砌护不受水流冲刷时,可以采用散排形式,水沿坡面漫流进入边沟。当边坡易受到水流冲刷时,可以在硬路肩纵向设置带缝隙式盖板的矩形沟,矩形沟固定间距设置横向排水管排至边坡泄水槽,矩形沟沟内纵坡大于0.3%,汇集并排除路表积水。
为降低路线纵断,在有条件的情况下尽量要求降低通道控制高,在实际设计中经常采用通道下挖方式达到降低路线纵断的目的。对于通道下挖有以下不同情况:
(1)通道附近有沟渠、低洼地势有利排水地形。可以设置排水沟解决通道内排水问题。
(2)通道处地面下有透水层。可以在通道内设置渗井接至透水层解决通道排水问题。
(3)设置集水井和泵站。通道泵站将通道旁的集水井中的积水排除,泵站造价和后期养护费用高,但排水效果明显、快速,在重要的通道处可采用。
(4)通道下设置集水井汇水,然后通过横向排水管将集水井中的水排至通道外的渗透池。
5 结束语
平原地区高速公路采用低路基方案能有效地减少占用土地和节省工程造价,并减小对环境的影响。但相应的也带来不少技术和社会问题。根据实际情况选取合适的处理方案解决平原区高速公路排水、地基处理、环境等问题,以优化高速公路设计。
(1)平原区高速公路优先采用低路基设计方案。
(2)通过合理设置纵坡、减少与地方道路交叉、合理采用被交路穿越方式、降低构造物高度等措施达到降低路基高度的目的。
(3)对低路基方案带来的排水、地基处理问题按实际情况提出相应的处理办法。
参考文献
平原公路排水问题探讨 篇5
关键词：平原公路,道路排水,统计,探讨
1 研究背景
某公路东西走向,所经过地段均为平原,全长141.6 km,设计速度80 km/h,整体路基宽度为18m,双向4车道。全线有停车区、服务区、各类桥梁、涵洞,并配备有完善的交通、通讯系统等设施。该公路路面排水在填方段主要是通过路面拦水槽和急流槽将路面雨水排至路堤边沟;挖方段和反坡路段主要是通过集水井、窨井和横向排水管将路面雨水排至边沟,边沟主要采用现浇混凝土排水沟。该公路只有个别段落排水可以通过排水沟引至河流排除之外,其它大部分均排至蒸发池。
本文所提出的排水问题主要是将路面、路基和边坡地表水通过一定的方式在较短的时间内排出路基之外,最终汇集于公路之外的蒸发池内。其目的是不影响路面行车舒适和安全,以及不影响路堤和上边坡的安全稳定性。
2 公路排水的重要性
2.1 能够确保行车的舒适与安全
公路路面的排水是否顺畅,在某种程度上来说决定了公路的服务水平。如果排水不畅,在下雨时公路路面上就会有一定的积水,积水达到一定的量则会增大车辆在高速公路上行车的阻力,对行车速度有较大的阻碍;雨后如果路面积水未能及时排除,也严重影响着行车速度。同时,如果排水不畅,对雨中行车的安全性也带来一定的挑战,排水不畅将影响公路上行车制动效果,并且路面有雨水的话可能会导致路面抗滑能力降低,不利于驾驶人雨天行驶。相反,排水顺畅则能保证驾驶人即使雨天行驶也能够保证安全与舒适行驶。
2.2 能够确保路堤和道路结构安全
由于水具有流动性,使其稍有缝隙就可能从表面渗入,进而影响着路面、路堤和结构物等的安全性。主要表现在:路面如果排水不畅,雨水长期积存于路面上,难免会导致雨水从路面渗入到中面层、下面层,甚至渗入到底基层,久而久之就使得各层之间产生分离现象。结构物顶部的路面如果排水不畅,雨水则会通过上面层渗入到桥面铺装层,时间久了则会使得路面破损现象产生。
路堤边坡排水不畅,则可能影响着路基边坡的稳定性,如果雨水通过边坡渗入到路基基底则可能导致路基局部沉陷现象的产生;上边坡如果排水不畅,当储水量达到一定程度,则可能导致上边坡失稳,甚至产生泥石流涌到路面上,严重影响着公路安全服务能力。结构物排水不畅主要是桥台部位和锥坡,该处排水不畅可能导致部分雨水渗入台背位置或者锥坡内,最终产生台背下沉或者锥坡局部沉陷。
3 公路排水系统中存在的主要问题
作者对所研究的公路在开通运行后的三个月内,主要是下雨期间(降雨量达到60 mm以上的降雨)以及雨后在公路上对公路排水问题进行排查统计。通过排查统计发现,路面、路基、结构物和附属物等都凸显出来不同的问题。
3.1 路面排水存在的问题
该公路填方路段采用的是预制拦水槽将路面水汇集于拦水槽内,然后通过间隔50 m的现浇混凝土急流槽将水排至路堤边沟内。通过对该项目排查统计发现南北半幅填方段均存在着大量路段拦水槽积水以及部分段落排水不畅的现象。还存在由于局部段落土路肩填土高度不足或者未压实,导致边坡冲刷严重,特别是急流槽两侧多处出现冲沟,造成边坡冲刷、积水,最终产生了局部段落排水沟积淤严重的现象。另外,还有少许急流槽上端入口标高高于拦水槽标高,使路面水无法排入急流槽。挖方路段和反坡段落路面排水采用的是集水井结合窨井,然后通过横向排水管将水排至挖方段排水边沟内,进而再通过排水边沟将水排至蒸发池内。这类段落的主要问题为部分集水井、窨井容易被路面杂物及灰尘所堵塞,最终致使排水不畅,反坡段落路面积水较多。
3.2 路基排水存在的问题
该项目路基排水边沟采用的是混凝土边沟,通过对路基排水针对实际情况进行排查出的问题主要体现于:(1)部分排水沟段落排水不畅,主要原因为局部排水沟过长,使得排水沟内的雨水难以及时排出,另外还存在部分排水沟坡度过小难以及时将雨水排至蒸发池。(2)部分排水沟与板式通道交接部位难以形成闭合,部分排水沟的雨水直接排至板式通道内,使得大量板式通道内积水严重,给当地村民的出行带来一定的困难。(3)个别段落排水沟内积存了从路基边坡上冲刷而下的泥土,使得部分排水段落难以将雨水排至蒸发池内。(4)局部排水沟由于上边坡含水的土压力过大,使得部分排水沟侧墙倒塌,使雨水大量积存于倒塌部位。
3.3 结构物排水存在的问题
结构物排水存在的问题主要表现在:(1)上跨线桥排水管所排出的水未能很好的排到路基边沟内,未能与排水边沟闭合;另外桥台部位护面墙内渗水现象较为普遍,使得部分护面墙损坏。(2)主线桥存在着泄水孔遭泥土堵塞的现象,致使部分桥面紧急停车带,甚至是三四车道都有积水。(3)桥台部位、锥坡处的排水沟不够完善,使得桥台部位雨水无法及时排除,甚至雨水渗入到锥坡内,致使大量浆砌片石锥坡沉陷。(4)涵洞通道排水问题尤为突出,主要表现在通道内普遍积水现象严重,大部分都是由于通道内标高低于两侧被交线,使得雨水大量聚积到通道内;另外,还存在部分排水边沟无法与通道内排水边沟有效衔接。
3.4 排水附属物存在的问题
此处所指的排水附属物主要是蒸发池,并且该项目由于地域特征,使得蒸发池成为其汇集雨水的最重要目的地。通过对该项目蒸发池进行统计发现,普遍存在着蒸发池储水量难以满足双向四车道雨水汇集的要求,一旦降雨量过大,就会存在着蒸发池溢出,甚至水倒流的现象。
4 针对公路排水问题采取的措施
4.1 合理设置急流槽
对于拦水槽积水的现象,应在适当的部位增设急流槽,特别是结构物、桥梁端部,原设计为间隔50 m的急流槽如果难以满足及时排水的需求,应合理增设,以便于下雨期间和雨后能够保证路面没有积水。对于急流槽排水不畅的现状应根据实际情况,找出原因进行合理解决;对于局部冲刷较为严重的段落,应该在发现后及时修复,避免路面悬空和路基损坏。对于集水井、窨井堵塞的情况,应及时进行清理,确保横向排水管的畅通,避免反坡段落积水。
4.2 增设蒸发池
针对排水沟排水段落过长的情况,应在合适的部位增设蒸发池,确保排水沟内的雨水不积存。对于排水坡度过小的情况,可以进行局部优化,在排水沟底部采用砂浆抹面的形式来确保排水坡度。将排水沟与板式通道内的排水沟进行有效的衔接,以便排水沟内的雨水能够通过板式通道排水沟将雨水排出,避免板式通道内存在积水的现象产生。
对于排水沟内积淤及杂物堵塞的现象,应结合养护单位进行定期清理。对于排水沟侧墙倒塌的现象,应及时对边坡进行休整,并对边沟进行及时修复,确保在二次下雨时排水不受影响。
4.3 增设排水管道
对于上跨线桥排水管所排出的水未能很好的排到路基边沟内的问题,应采取增设PVC排水管或者混凝土引沟的形式将雨水排至路堤边沟内。对于桥台护面墙渗水的现象应查找原因,分析出雨水是如何进入护面墙内的,进而根据问题所在进行处理,并且对损坏的护面墙应及时修复,避免新的问题产生。
对于泄水孔遭泥土堵塞的现象,应安排专人进行定期养护,确保桥面水能够及时排出。桥台部位、锥坡处的排水沟应完善并确保美观,避免桥台台背遭雨水渗入。对于涵洞两端需要朝同一方向排水的,可增设暗管涵或者倒虹吸的方式,来达到排水的畅通;对于通道内积水问题应在通道内增设与公路方向垂直的排水沟,将水引至蒸发池或者就近河流,避免通道内雨水散排。
5 结语
总之,不同的公路在路面排水、路基、桥梁排水等方面都有着不同的设计和施工工艺,并最终形成一个整体的排水系统,但都必须经得起实践的检验。并且排水问题是一项关乎公路服务水平和行车舒适性的重点,做好公路排水问题将有助于提高公路服务水平以及增长公路使用年限,并且能够有效降低后期维护保养的费用。因此,不论是公路建设方,还是设计方、施工方以及运营养护单位,都应该高度重视公路排水问题。并针对不同的公路项目所存在的具体问题开展行之有效的措施,确保公路能够为广大使用者提供良好的服务能力。
参考文献
[1]J TJ018-17,交通部公路排水设计规范[S].
[2]李世艺.高速公路路基排水系统的设计及施工[J].现代企业文化,2010(5).
平原微丘地形高速公路的总体设计 篇6
1 指导思想与设计原则
1.1 总体设计的指导思想
以人为本, 是科学发展观的本质和核心。高速公路设计应采取一切有效措施, 保障公路设施的自身安全和运营安全;应推行公路设计安全性评价, 从根本上解决行车安全问题, 为公路使用者提供安全保障和人性化的服务, 提高高速公路交通的安全水平和服务水准。
平原微丘区地形平坦, 村镇密布, 道路纵横, 经济组团发达, 产业布局密集, 高速公路对区域经济的发展十分重要, 要求路线短捷、顺直, 强调线形舒展顺适、平纵组合协调合理, 达到行车舒适、视觉良好及快速高效的目的。在强调公路的功能和用路者利益的同时, 应正确处理好路线与环境特别是人文环境的关系, 高度重视环境保护设计和公路景观设计, 使整条公路与周围自然环境相互交融, 给高速公路使用者以独特的视觉感受。对于平原微丘区高速公路设计, 舒适和环保应处于第二、三位。
同时, 高速公路设计应重视经济性, 应树立全寿命周期成本的理念, 统筹考虑规划、建设、养护、运营的全过程, 系统解决工程结构的耐久性、抗疲劳性, 人车行驶的安全性, 养护维修的可行性, 防灾减灾的有效性, 以及环境景观的协调性等问题, 实现公路使用寿命更长、总体投资更省的目标。
促进技术进步与技术创新, 是公路持续发展的保证。没有技术创新作支撑, 不论多好的设计思路和方案, 只能是一纸空谈。应结合设计、施工实际对重大技术难点问题开展技术研究开发工作, 实现勘测手段和设计方法的创新, 广泛采用新技术、新材料、新工艺、新设备, 提高高速公路的设计质量。
综上所述, 平原微丘区高速公路的总体设计指导思想以“安全、舒适、环保、经济、创新”为宜。
1.2 平原微丘区高速公路总体设计原则
平原微丘区地势平坦, 城镇密布, 人口众多, 道路纵横, 灌溉沟渠发达, 土地肥沃, 耕地资源紧张, 软土等不良地质分布广泛, 这类地形的高速公路总体设计一般应遵循以下原则:
1) 路线总体方案布局应符合项目所在区域干线公路网规划总体布局的要求, 处理好拟建项目与干线公路网及其规划的关系, 合理选择交通流集散点位置, 充分发挥公路主干线为工程所在地区和沿线群众提供可持续发展条件和方便生产、生活环境的作用。
2) 路线总体方案应正确处理好与沿线城镇规划与发展的关系, 努力做到与所经地区的城镇规划形成良好的结合, 以“近而不进, 远而不离”为原则, 尽量不侵占城镇规划用地, 给城镇发展留下了足够空间;结合城镇规划及周边路网现状, 合理布设出入口位置, 发挥公路的最佳营运效益, 促进沿线各地的经济发展。
3) 结合工程所在地区的自然地理环境, 力求路线短捷、顺直, 灵活选用规范所规定的各种指标, 在合理的工程造价范围内, 尽量选用较高指标, 确保主干线的高水平、高效能和高质量, 同时严格控制工程造价, 做到安全、舒适、高效、经济。
4) 应处理好路线与不良地质地段的关系, 尽可能将路线布设在建设条件较好的区域, 尽量绕避工程地质、水文地质不良地带, 尤其是严重液化土、软土地带、湖泽湿地、煤矿采空区等, 以减少处理费用, 降低工程造价。
5) 应正确处理好路线与占地、拆迁的关系, 公路总体设计应尽量避绕电力、电讯、国防光缆等重要设施和工厂、学校等公共设施, 减少拆迁;应最大限度地降低土地征用规模, 特别是高产田、经济作物田, 以保护当地人民赖以生存但日益紧缺的土地资源。应合理确定取土坑占地和临时占地复耕以及居民搬迁的实施方案。
6) 在高速公路总体设计中, 必须结合沿线实际情况, 最大限度的保持原有灌溉环境和灌溉格局, 合理布设桥梁、分离式立交、通道、涵洞, 为沿线居民生产、生活提供足够的互通条件。对现有农田水利布局影响较大的路段, 在路线方案总体布局时要与沿线乡镇政府和有关部门密切配合, 作好水系和农田的规划和调整工作。
7) 注重与周围环境的协调, 减少对环境特别是人文环境的破坏, 注意路线指标的连续、协调, 重视环保设计, 防止水土流失和噪音扰民, 加强路容美观, 路基防护与路容美化、绿化有机结合。对环境敏感的重点工程、重要路段的线位应进行反复比选, 深入研究, 综合考虑, 并充分征求地方政府意见。
2 平原微丘区高速公路总体设计要点
2.1 路线方案
平原微丘区高速公路的路线方案布置是一种平面几何模型, 注重考虑与区域路网的关系, 路线控制点主要为路线起终点、城镇或交通枢纽, 强调方案的交通功能。
平原微丘区高速公路一般都以重要城市、港站、码头或大型工矿基地为起讫或中间控制点, 其具体位置应根据路网规划的路线总方向和城市规划方案综合考虑选定。重要城市、港站等是公路交通量的集中生成源, 上下高速公路的车辆期望以最短行程出入, 城区车辆的集散应在相应的区域或路段内迅速完成。为此, 高速公路起终点位置宜靠近城市出入口或接于城市外环线上或修建支线联结。对于规划需要延伸的路线起、终点, 则对起、终点前后一定长度范围内的线形必须做出接线方案和近期实施的具体设计。
平原微丘区高速公路起讫点间路线与沿线城镇规划的关系, 是路线方案研究的重点之一。为吸引沿线交通量和促进地区发展, 路线不宜离开城镇太远。应结合城镇发展规划、国土开发、环境保护及高速公路的功能, 确定其连接方式和地点。总体设计中服务城镇的互通式立交的设置地点、规模、间距应结合高速公路与城镇的关系作综合论证。
平原微丘区一般干线公路网发达, 应充分研究路线与路网的衔接的关系。在路网结构上, 高速公路可能既有与规划干线公路相交叉的交通结点枢纽, 也有与规划公路主枢纽相联结的城市结点枢纽。这两类结点枢纽交织在一起, 就形成复杂的复合型枢纽, 不仅要具有干线公路网交通流快速转换的功能, 还要具有过境交通流快速通过和城市出行交通流快速集散的功能。对结点枢纽应进行一次设计, 同步或分期实施;同时对跨地区或省际接线应统一标准, 保障路网结构的协调与完整。枢纽型和服务型互通式立交的合理位置、间距, 应综合考虑相交道路交通、社会、自然条件等因素确定。
平原微丘区高速公路的路线方案比选主要围绕路线顺捷、与交通源的关系、减少拆迁、少占良田、避让不良地质、大桥桥位等方面进行。
2.2 技术标准与指标掌握
平原微丘区高速公路在拟定技术标准时, 主要依据公路网规划, 项目在路网的地位和作用, 从全局出发, 按照公路的功能和远景交通量综合确定, 一般以交通功能为主, 强调采用较高的技术标准。在全国公路网中, 国家级主骨架公路网占主导地位, 网中的公路应采用高的技术标准;而省级、区域级主骨架公路网中公路及连接两条主骨架公路的高速公路的技术标准一般要低于国家级路网, 但连接区域内经济组团或位于中心城市外围的进出口公路, 应选择较高的技术标准。平原微丘区高速公路应注意路线走廊的选择对技术标准的拟定产生的影响, 布设在不同的路线走廊, 其衔接的区域路网不同, 吸引的交通量会有较大区别, 一般需要采用不同的技术标准。平原微丘区地形、地质条件变化较少, 自然条件对技术标准的确定影响较小, 技术标准的变化一般由路段交通量的变化引起, 通常也只限于路基宽度和车道数的变化, 设计速度发生变化的很少。平原微丘区高速公路技术标准变化处宜设在互通式立体交叉处。
平原微丘区的地形、地质条件简单, 高速公路一般采用高指标, 以最大限度满足行车的舒适性。同时, 应灵活应用平、纵面指标, 以有利于环境保护, 少占农田及减少拆迁。平原微丘区高速公路宜采用整体式路基断面。
2.3 路基填土高度
平原微丘区高速公路路基基本以路堤为主, 路基设计高度是控制工程造价、决定占地包括取土占地的主导因素。平原微丘区路基设计高度除了满足干湿类型的路基最小填土高度等因素外, 主要受高速公路设置的大量横向通行构造物的控制。在总体设计时, 有高填路堤、通道组合方案与低路堤、天桥组合方案两种工程方案可供比选。高填路堤、通道组合方案是目前许多平原微丘区高速公路的常规设计方案, 高填路堤能够确保路基保持中湿或干燥状态, 同时地方道路下穿符合居民的出行习惯, 但高填路堤占用土地较多, 割裂视觉景观, 施工不当时路基病害多, 在软基路段处理难度大、费用高。低路堤、天桥组合方案是针对高填路堤、通道组合方案设计存在的问题提出的, 其占用土地较少, 行车安全, 工程相对经济, 宜与自然环境相适应, 利于高速公路今后的拓宽改造和沿线路网的可持续发展, 在我国土地资源日益紧缺和公路景观设计要求不同提高背景下, 具有很强的现实意义;但低路堤也存在路床不能得到充分压实, 需通过换填碎石等透水性材料保证干湿类型, 及被交路上跨改变当地居民的出行方式, 施工协调难度大等缺点。
在确定路基高度时, 应根据各地区不同的地质、土地资源、路网、水网分布、取土难易程度等建设条件, 对不同的工程方案在占用土地、工程投资、与环境景观协调、运营后使用可靠性、安全性、建设期和运营期社会影响等方面进行充分的论证分析。在工程投资相当或不过多增加投资的情况下, 应优先考虑节省土地资源, 与环境景观协调的低路堤设计方案。在选择采用高填路堤时, 也应通过严格控制通行构造物净空、对地方道路进行必要合理的归并及采用建筑高度较小的桥梁上部结构等措施, 控制路基填土高度, 以减少占用耕地资源, 节省投资。
2.4 土地资源保护与取土方案
高速公路是路基宽度宽、占地规模大的线性工程, 对土地资源有很强的依赖性, 近年来, 平原微丘区高速公路建设与土地资源紧张的矛盾日益突出, 因而, 高速公路总体设计时, 应从路线方案选择、降低路基填土高度及取土方案等方面考虑土地资源的保护问题。
在路线方案设计阶段, 借助航测遥感等先进手段对路线走廊方案进行深入、细致的分析, 结合占用耕地情况进行多方案的论证、比选, 在路线长度与工程量增加不大的情况下, 应优先选择能够最大限度节约土地、保护耕地, 并能充分利用荒山、荒坡及废弃地的方案。这样既利于少占高产农田和路基稳定, 又便于填方借土。
除了上述的路线方案选择和降低路基填土高度外, 科学合理地进行取土方案设计对保护土地资源也十分重要。平原区微丘区高速公路路基依靠借方填筑, 在沿线无高岗或低山丘陵取土且又缺乏其他可用料源的前提下, 为解决路基填料, 需占用大量土地取土。良好的方案是结合高速公路沿线包括水库建设、河道整治、渠道开挖等地方水利建设及农田改造规划, 设置集中取土场。对于路侧取土场, 应考虑复耕以及利用作为农业养殖场, 取土深度一般应不超过3m。对于具备复耕条件的取土场, 应优先考虑予以复耕。有条件的地方, 路基填料应尽量采用符合技术标准的工业废料和建筑废渣, 一方面为企业持续生产提供储渣、储灰场地, 避免渣 (灰) 弃置征用土地、污染环境;另一方面, 又解决了路基填料问题, 可节约大量的耕地资源。
2.5 环境保护与景观设计
公路环境保护设计应贯彻以防为主、以治为辅、综合治理的原则, 在工程设计开始即主动考虑环境保护问题, 通过设计上的努力, 开发利用环境, 尽可能地改善和提高公路环境的质量。平原微丘区地形和地质条件简单, 村镇密布, 高速公路环境保护主要体现在对社会环境的保护上。在路线方案主动减少占地拆迁、保护农田水利设施、与城镇规划良好配合及避让环境敏感点的基础上, 应采取有效的工程措施, 减缓噪声、废气对无法避让的环境敏感点的影响, 以及加强公路景观设计平衡和补偿高路堤对视觉环境的分割。
平原微丘区高速公路建设除连续的高路堤易割裂视觉环境和影响风土民情外, 总体对原有的自然景观和人文景观影响不大, 主要是处理好高速公路的内部景观问题以及与区域自然景观和人文景观的配合问题。内部景观主要包括立体线形和沿线构造物的造型、沿线的绿化、标志标线、边坡处理、沿线景点的造型与设计、道路的色彩等。
3 结语
总体设计是高速公路设计的核心与龙头, 必须正确把握总体设计的指导思想、设计原则及设计要点, 才能指导和协调高速公路的整个勘察设计过程, 提高高速公路的设计水平。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准 (JTG B01-2003) [M].北京:人民交通出版社, 2004.
[2]高速公路丛书编委会.高速公路规划与设计[M].北京:人民交通出版社, 1998.
[3]刘朝晖, 秦仁杰.公路环境与景观设计[M].北京:人民交通出版社, 2003.
[4]汪双杰.平原区高速公路路线总体设计[J].华东公路, 1993.
平原区高速公路 篇7
1排水设计的目的
平原地区在建设公路方面要与高原或者其他地区简单很多, 但是这不是说, 平原地区的公路建设不需要花费精力, 只是在施工周期上要相对短些。沥青混凝土路面是道路建设经常使用的原料, 这种材料的路面需要进行排水设计, 尤其是在平原地区, 这项工作更不能缺少。而之所以要进行排水设计, 主要是因为在平原地区, 地表径流非常明显, 尤其是在雨水比较大的天气中, 而进行排水设计之后, 道路路面上方的地表水就会流到下方, 这样无论是路基面, 还是路面都不会受到地表水的影响, 与此同时也避免了地下水的侵蚀。
2排水设计原则
在介绍设计原则之前, 我们首先来了解一下排水设施的种类, 虽然排水设施的划分方法有很多, 但是通常情况下, 都是按照位置以及功能来划分, 可以将其分为三种, 第一种是炉界地表排水设施, 主要的功能就是将地表水排除干净;第二种是路面内部排水, 其主要的作用就是是路面内容不受水侵蚀;第三种是路界地下水, 其主要的功能就是保证路基不受到地下水的侵蚀。为了保证路面表面、 内部以及基础不够到积水的困扰, 对其进行排水设计很有必要, 但是在设计时应该遵循一定的原则, 笔者总结如下:
首先, 要遵循因地制宜的原则, 尽管同属平原地区, 但是不同的地区对排水有不同的要求, 因此必须按照具体工程的需要进行设计, 做好全面规划, 不能只是单一的考虑一点, 尤其是在布局方面, 一定要科学合理, 在设计时, 第一要考察地形以及自然水系, 这样能够节省设计时间, 而且根据考察结果, 根据水流就可以采取集中排放的办法, 这样能够及时疏散积水。
其次, 设计出来的排水系统应该成为一个整体, 在与农田水利相互配合的同时, 不能给农田灌溉系统造成干扰, 否则会影响农田的正常生长, 比如农田处于生长期, 虽然很需要水, 利用灌溉系统进行灌溉, 但是与公路接近的排水系统又对农田进行了一次灌溉, 就容易出现涝灾。
再次, 做好设计之前的考察工作很重要, 尤其是对附近水源的调查, 这样在设计桥涵时才能与此相结合, 同时地面以及地下排水能够非常有效的配合起来, 其整体设计效果会更佳。
最后, 虽然排水设计的主要目的就是排水, 避免路面、内部以及地基遭受损害, 但是在设计时也要考虑到其他方面, 比如节约用地, 不能占用大量的用地, 影响附近农户的生产, 与此同时, 排水系统不能显得太孤立, 要尽可能的与周围的景观和谐, 使得道路与自然环境处于和谐的状态中。
3平原地区沥青混凝土路面公路排水设计
平原地区的沥青混凝土路面公路的排水设计内容非常多, 每项内容的设计要点不同, 设计人员只要具体问题具体分析即可。
3.1路面表面排水设计
路面表面排水设计目的是将路表水迅速排出路基之外最大限度地减少雨水对路基、路面的影响, 减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构和使用性能产生损害。
3.2一般路段路面排水设计
一般路段路面排水采用分散漫流式和集中截流式两种形式纵坡坡度小于0.3%, 汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不宜受到冲刷以及设置了具有截、排水功能的骨架护坡的高填方路段采用分散漫流式排水其设计方法如下:路面采用密级配沥青混凝土有效防止降落在路面上的雨水下渗减少沥青路面的损坏;路缘石采用水泥混凝土的平缘石降落在路面上的雨水后横坡经路堤边颇向两侧排流排入边沟;同时为了防止水流冲刷土路肩土路肩采用5cm厚的水泥混凝土预制块, 采用向外倾斜4%横坡表面行车道和硬路肩横坡, 采用向外倾斜的2%横坡纵坡坡度大于0.3%或路堤较高边坡坡面未作防护或坡面虽有防护措施但仍有可能受到冲刷的路段, 采用路面集中式排水系统在硬路肩边缘设15cm高混凝土高缘石, 一般每20-30m设一喇叭式开口 (凹曲线底部应设置开口) , 开口采用对称布置, 长度为1.0-1.5m, 并对应设置一个泄水口和边坡急流槽路面水经泄水口流入边坡急流斗曹排至路基边沟。
3.3中央分隔带排水设计
中央分隔带排水可分为施工期间和道路营运期下渗水的排除, 中央分隔带排水设计目的为排除中央分隔带内积水其排水量取决于中央分隔带的汇水面积和公路所处地带最大瞬时降雨量, 中央分隔带排水长度应为两个人手孔之间的间距, 一般路段的最大间距为180m。
排水系统进行设计的步骤如下:在集水井前将横向排水管移置集水井井壁, 并在迎水侧的集水并壁涂沥青作为隔离层以防雨水渗入井中;在中央分隔带底部设置纵向碎石盲沟, 渗沟内底部纵向设116型双壁波纹打孔, 透水管一根四周填砂砾, 每80m左右两侧交错布设一道横向排水管使雨水排出路基范围, 排水管进口处用土工布包裹以免渗水携带的细粒淤积堵塞渗沟, 碎石盲沟上铺土工布以便与回填土隔离, 横向排水管出口接于边坡急流槽内, 横向排水管出口接曲线边沟或边坡急流槽将汇入U形排水沟的集水排至路基以外;同时在设计中还应注意下列问题, 对于设计底坡小于0.3%的采用锯齿形纵向矩形碎石盲沟, 并于盲沟底部设置软式透水管和每隔30- 50m设置集水槽汇集中央分隔带雨水或渗水, 并且在中央分隔带内设置2cm厚水泥砂浆层、沥青防渗层及土工布防渗层, 防止中央分隔带中水从侧面向路基渗透, 在降水量较大路段还应在隔水层上增设渗水盲管以排除渗入分隔带填土中的过量降水。
4结论
综上所述, 可知在平原地区, 对沥青混凝土路面进行有效的排水设计非常重要, 因为无论是路面表面, 还是路面内部以及路基都会不同程度的受到侵害, 如果没有完全的排水系统, 道路的使用寿命会受到影响, 附近的农田也会受到侵害。但是在设计排水系统时, 要注意与周围的环境进行有效的融合, 不能孤立设计, 做到公路与自然环境相和谐。
摘要：平原地区在建设公路方面有很大的优势, 但是尽管如此, 也不能忽略任何设计环节, 尤其是排水设计。在对排水进行设计时, 应该遵循相应的原则, 其中最重要的就是因地制宜, 根据工程的具体情况来选择合适的设计方案。本文首先介绍了排水设计的主要目的, 其次概述了排水设计的原则;最后对排水设计的具体内容进行了阐释, 希望能够为平原地区的公路建设提供帮助。
关键词：平原地区,沥青混凝土路面,排水设计
参考文献
[1]李惠成, 许益民, 王姝文.浅述高等级公路的排水设计[J].山西建筑, 2007 (14) .
[2]麻德国, 张旭.浅议公路排水设计[J].中国水运 (理论版) , 2008 (1) .
平原区高速公路 篇8
近年来, CALINE模式在国内外被广泛应用到高速公路机动车尾气的扩散研究当中。Benson[1]用CALINE4模式来预测公路附近的空气污染浓度;尹翠琴、金腊华[2]把CALINE4模式应用于广州市街东高速公路机动车尾气污染预测评价中;石伟、张红等[3]以太原市快速道滨河东路为例应用CALINE4模式对城市快速道路机动车尾气CO扩散进行了模拟研究;金均等[4]利用320国道某段的实测数据对采用线源模式的高斯模式, 在预测中国开阔公路尾气扩散的可靠性方面进行了验证。
本文以国内平原地区某条高速公路的一段为例, 输入交通量、污染物的排放因子、道路的几何参数、风速、风向、大气稳定度、气温、污染物的本底浓度等参数, 用CALINE4模式对污染物CO的扩散浓度进行模拟, 希望可以用CALINE模式判断平原地区高速公路两侧微尺度区域污染物CO污染状况, 动态地估计平原地区高速公路环境交通容量, 间接地评价该区域的空气质量, 为高速公路交通管理、规划及环境可持续发展提供科学依据。
1 HIWAY模式和CALINE模式比较分析
HIWAY[5]模式是美国EPA于1975年开发的第一个公路扩散模式, 1980年Rao和Petersen等人以GM (General Motors) 和纽约试验数据为基础对HI-WAY模式进行修改得到HIWAY2模式[6]。HIWAY2直接用高斯点源模式计算微元在预测点的浓度, 然后叠加;将公路上的污染物视为一系列有限长线源;把每个车道视为直的、连续以均匀速率排放污染物的有限长线源。该模式不考虑道路宽度的影响, 主要用于单车道, 如果用于多车道需要将其拆分成几条平行的单车道, 而且需要分别计算每一车道的排放源强, 计算量较大。CALINE (California Line Sources Dispersion Model) 系列模式是美国环保局推荐的由加州交通部开发的线源空气质量模式, 目前已经发展了4代, 即CALINE4。CALINE4划分出的线元是一种变长度的划分法, 长度比HI-WAY2的微元大得多, 需要考虑道路宽度的影响且用有限长线源的积分式来计算每个线元对预测点的贡献值。与HIWAY模式相比, CALINE系列模式具有适应面广、简单易操作、可以模拟公路两旁污染物浓度等优点。
2 CALINE4模式概述
CALINE4模式是以高斯—烟流公式和混合区域概念以及污染物沉积速率综合考虑得到的一种线源扩散模式。它可以预测公路交通排放的一次性污染物的浓度, 评估公路两侧200 m内范围的微尺度区域空气质量的变化以及模拟宽阔街道内污染物的浓度分布, 确定相对不太复杂的地形条件下至多20个受点上的空气污染浓度。CALINE4模式的基本思想是将道路划分成一系列线源单元 (简称线元) , 分别计算各线元排放的污染物对受点浓度的贡献, 然后再求和计算整条道路流动源在受点产生的污染浓度。线元的划分图见图1。
把划分后的每一个线元看作一个通过线元中心、方向与风向垂直、长度为该线元在y轴方向投影的有限线源。以接受点为坐标原点, 上风向为正x轴, 则线元对接受点污染的贡献值可按式 (1) 计算:
式中, Cn为第n个线元对受点的贡献, mg/m3;C为浓度分布, mg/m3;QL为排放源强, mg/ (m·s) ;U为近地面风速, m/s;H为源高, m;σy为横向的扩散参数;σz为垂直向的扩散参数;y1、y2为有限线源两端点的纵坐标 (y1﹥y2) 。
由公式 (1) 可知, 其它参数已知, 排放源强QL未知, 在交通量和排放因子确定的情况下, 由公式 (2) 可以算出QL的值, 从而根据公式 (1) 可以算出Cn的值。
3 CALINE4模式的应用
3.1 排放源强
机动车排放源强是指行驶车辆在单位时间、单位行驶里程所排放的某种污染物的量。源强的大小对预测污染物浓度分布的影响远大于扩散参数、气象参数等, 是影响最大的参数。机动车的尾气排放源强与车流量、车型分类和排放因子有关。可根据公式 (2) 确定。
式中, QL为机动车排放尾气的总源强, mg/ (m·s) ;Ni为第i种车型的交通量, 辆/h;Eij为第i种车型j污染物综合排放因子, g/ (km·辆) ;n为车型的分类数。
3.2 综合排放因子
排放因子是指单辆机动车行驶单位里程排放的污染物量。它是反映机动车排放状况的最基本参数, 也是确定机动车污染物排放总量及其环境影响的重要依据。机动车在实际道路上运行时的综合排放因子不仅取决于机动车排放控制水平, 而且取决于运行的工况条件、使用年限、累计行驶里程、车辆的保养维修状况、油料特征以及运行的环境条件等。
本文采用美国国家环保局 (EPA) 开发的MO-BILE汽车源排放因子模型 (Source Emission Factor Model) 的第六代即MOBILE6.2[7], 考虑各种对排放产生影响的因素, 计算出总体排放的水平。运用MOBILE6.2计算的2012年1月10日至12日黄河大桥监测点CO排放因子如表1所示。
3.3 研究路段道路特征及交通概况
本文研究所用数据来源于国内平原地区某条高速公路上监测点的实测值。监测数据地点位于黄河下游的鲁北平原, 地貌属华北平原。此段高速公路有四个车道、中央设有分隔带, 加上路基宽28 m。海拔高度20 m, 路基高度3.8 m。道路两旁生长有低矮庄稼的农田并带有稀疏的障碍物。
根据监测数据, 高峰时段的交通量发生在下午14:00-18:00时, 高峰小时平均车流速度基本在70~80 km/h之间。高峰时段的交通量如图2所示。
3.4 交通量
各种车型的交通量和总的交通量是根据监测点监测的数据整理得出。采用的监测数据显示高峰时段的交通量发生在下午14:00-18:00时, 而在实际过程中每天24 h车流量的变化非常明显。本文在模拟时所用的交通量数据与模拟时间是一一对应的。以小型车为标准车型进行折算, 各车型的折算系数如表2所示。
2012年1月10至12日监测点折算后的交通量, 如表3所示。
3.5 气象参数
本文所用的风向、风速、气温、云量等气象参数和污染物的最低浓度为实时数据, 由当时的气象数据和监测点的监测数据得出。大气稳定度是根据国家气象局公布的太阳辐射等级数据, 与当地的气象数据, 以及现场测得的数据等, 采用我国现有法规中推荐的修订帕斯奎尔 (Pasquill) 分类法[8]进行划分。
4 CALINE4模拟CO的浓度与实测浓度对比分析
以该监测点为中心, 取有限线元长度2 000m。在监测点道路路基的垂直方向上间隔0 m、10 m、20 m、30 m、40 m、60 m、80 m、100 m、150 m、200 m分别取10个受点。每个受点的坐标分别为 (10, 10) 、 (17, 17) 、 (24, 24) 、 (31, 31) 、 (38, 38) 、 (45, 45) 、 (59, 59) 、 (81, 81) 、 (116, 116) 、 (151, 151) 。选取2012年1月10日至14日三天的监测数据进行模拟, 并将模拟结果和实测结果进行对比分析, 对比结果如图3~图5所示。
从图3~图5中可以看出:
(1) 模拟数值比实测值偏小, 一方面由于CALINE4模式的使用特性;另一方是源高很低, 对高速公路两旁的建筑物和树木对污染物扩散的阻挡作用考虑不足, 此外气象、地形条件、参数的敏感性和路面的粗糙度也是影响CO模拟浓度的重要因素。尤其是在模拟点 (受点) 距路肩0~15 m左右的区域内模拟的结果误差较大, 这主要是因为:
(1) 机动车行驶过程中在尾部形成涡流, 而机动车污染物排放初期处于该尾流中;
(2) 机动车排放的污染物温度比背景温度高, 在扩散初期热量不均衡形成热湍流;
(3) 机动车排放源距地面比较近, 地面的反射作用较强。所以在分析时应舍去。
(2) 在距路肩20~200 m的距离上模拟的CO浓度和实测的结果非常接近。随着监测点与道路距离增大, CO的浓度减小, 但是减小的趋势并不明显。说明CALINE4模式是可以用来预测平原地区高速公路两侧污染物CO的浓度。
(3) 可以初步得出平原地区高速公路的污染物扩散规律以及影响因素。风向、综合排放因子、车流量以及风速属于敏感性参数, 它们的取值对模拟结果影响很大, 需要精确输入。
5 结语
(1) 通过模拟结果与实测数据进行相关性分析, CALINE4模式可以用于模拟平原地区高速公路两侧微尺度区域CO的扩散浓度, 评价靠近公路两侧微尺度区域200 m范围内的空气质量。
(2) CALINE4模式参数需要根据实际情况进行修正, 如综合排放因子、大气稳定度等。从而建立更精确的适合实际情况的预测模式。
(3) CALINE4模式可以动态评估平原地区高速公路环境交通容量, 如果在高峰时段交通量下模拟的CO浓度超过国家环境质量标准时则说明高速公路上的污染物浓度很高, 可以通过控制减少交通量来降低公路两侧的污染物浓度, 间接地提高道路两侧的环境质量。
(4) 在预测将来平原地区高速公路两侧的污染物浓度时, 需要根据大量的监测数据判断预测结果与实测情况的符合程度, 从而进一步验证CALINE4模式在评价平原地区高速公路附近空气质量中应用的可行性。
摘要：为了研究我国平原地区高速公路两侧的机动车尾气污染水平和污染物的分布规律, 本文以监测数据为基础, 结合当地的具体气象特点, 利用CALINE4模式, 对国内平原地区的一段高速公路上机动车排放的污染物CO的浓度进行模拟, 并将模拟结果和实测结果进行对比分析, 结果表明CALINE4模式可以判断平原地区高速公路两侧机动车尾气CO污染状况, 动态地估计平原地区高速公路环境交通容量, 间接地评价该区域的空气质量。
关键词：CALINE4模式,CO扩散浓度,机动车尾气,高速公路
参考文献
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平原区高速公路 篇9
关键词：软土特性,处理技术,应用
1 软土的主要物理力学特征
国内外对软土尚无统一定义。我国铁路、港口、建筑等部门对软土的定义也不尽相同, 有的把软土视为软粘土的简称, 有的把软土视为整个软弱土质 (高压缩性的有机土、可液化的砂土、软粘土等) 的简称, 有的则把软土视为软弱地基的简称。
尽管国内各行业对软土的描述和指标各不相同, 但归纳起来天然软土具有以下列特征。
1.1 含水量高:
淤泥和淤泥质土的含水量约为50%~70%, 液限一般为40%~60%, 天然含水量随液限的增大而增加。
1.2 孔隙比大
天然软土的孔隙比大于1.0, 淤泥则大于1.5。
1.3 渗透性小
软土的渗透值一般在1×10-4~1×10-8cm/s之间, 一般介于10-6~10-7cm/s之间。
1.4 压缩性高
淤泥和淤泥质土的压缩系数一般为0.7~
1.5 MPa-1, 最大达4.5MPa-1, 且随着土的液限和天然含水量的增大而增高。
1.5 抗剪强度低
河滩淤泥软土的快剪强度粘聚力为5~
30Kpa。
1.6 触变性
由于软土的结构性在其强度的形成后相当重要的地位, 所以触变性也是软土的一个突出特点。软土的触变性是指土体强度因受扰动而降低, 因静置而增长的特性。
2 软基浅层处理
2.1 石灰改性处治
石灰改性处治就是在路基原位掺拌生石灰粉 (块) 、消石灰, 利用石灰的降水以固化作用稳定土壤, 人为制造地面表面的硬壳层的方法。石灰掺拌的工艺可采用灰土拌和机拌和、旋耕机拌和或挖机。
2.2 换土垫层法
换土垫层法主要是利用人工和机械等方法, 将软土清除、分层置换强度较高的砂、素土、灰土等性能稳定的材料。
2.3 石灰桩处治法
石灰桩处治软基具有造价低, 处治效果明显的特点。
2.3.1 石灰桩处治的机理:
a.成孔挤密作用。石灰桩在成孔过程中, 对桩间土有挤密作用。b.生石灰吸水膨胀挤密作用。生石灰加固地基的作用机理除了成孔挤密桩周土体处, 主要在于生石灰在桩孔中的吸收桩周围土层的空隙水变成熟石灰时, 产生了体积膨胀, 挤密桩周土, 减少其空隙比, 加速地基土的固结, 提高地基承载力。c.置换作用。在软土层中设置具有一定强度和刚度的石灰桩, 其置换作用可以提高地基承载力和改善软土变形特征。d.吸水、升温使桩间土强度提高。1kg生石灰消解反应要吸收0.8~0.9kg水、水化放出1172kg热量、桩心温度可达200℃-400℃, 这种热量可提高地基土的温度, 使土中水分大量蒸发, 这样就加速了土体固结, 提高了桩间土的抗剪强度。e.离子变换和碳化作用。石灰中的钙离子和土中钠离子会在桩体和桩孔界面上产生交换, 同时生石灰吸水产生Ca (OH) 2与土中二氧化硅、氧化铝产生水化硅酸钙和水和铝酸钙等水化物, 产生胶结作用, 在桩孔表面形成一定厚度的硬壳, 提高土的整体强度。
通过上述几种因素的综合作用, 桩间土被挤密应发生物理化学作用, 使路基整体强度提高, 石灰桩复后地基的处治效果得以形成。
2.3.2 石灰桩的施工工艺:
a.成孔工艺。一般采用提管投料压实法, 成孔工艺采用装载机钢管成孔和人工木桩成孔法, 施工顺序为先外排后内排, 先固边后中间。b.桩径桩距选择。石灰桩的桩径应根据施工方法和机具情况确定, 我市一般采用桩径φ150~φ300mm, 桩位布置成梅花形或正方形。桩孔间距为2.5~3.5倍桩径, 处理的深度视软土深度一定为2~4m。c.质量检验。施工中质量控制以石灰质量 (Ca O含量不低于80%, 粒径在50mm以下, 含粉量不超过20%) , 桩长与投灰量和桩径桩距为主, 施工完成7天以后进行弯沉检验, 以此作为是否需要补桩的依据。施工完成后质量检验的内容主要为:控制灌灰量, 按每1m计量, 一般以1m桩孔体积的1.4倍作为每米填料的控制灌灰量;挖桩检验主要检验桩的外形、直径、桩身材料分布情况及桩身的密实度等;也可用轻便触探仪检测桩身和桩间土的承载力在打桩前后的变化情况。
3 软基深层处理
软基深层处理因其费用较高, 在高速公路建设中应用比较普遍, 一般采用塑料排水固结法和深层搅拌法两种软基处理方法。
3.1 塑料排水固结处理方法
塑料排水固结法是在软基中插入塑料排水板, 经施工填土加载后, 使被加固土体中的空隙水排出, 完成大部分的沉降, 使土体有效应力增加, 土中空隙体积减少, 土体强度得以提高。采用塑料排水固结法处理软基还应注意沉降观测和施工进度的动态控制方法。
塑料排水板施工工艺按照以下程序进行:平整原地面→3%调拱→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具位移→摊铺上层砂垫层。
3.2 深层搅拌法软基处理
深层搅拌法是通过机械将胶结材料与地基软土搅拌成桩柱体, 由搅拌桩柱体与四周的软土组成复合地基, 可以提高地基承载力和地基变形模量以减少沉降的方法。桥头与构造物所处软土经深层搅拌桩处理后, 其沉降总量均明显小于塑料排水板处治路段, 且小于塑料板处理的段面, 且经预压后沉降速率已趋于零, 其处理效果显而易见。
深层搅拌桩法在软基处理应用中分为浆喷和粉喷两大类, 胶结材料主要是水泥, 对于含水量小于40%的软基采用浆喷桩, 对于含水量大于40%的软基采用粉喷桩。
3.2.1 浆喷桩的施工要点:
a.严格控制水泥浆液的水灰比, 一般为0.45~0.70。现场应采用比重计测定浆液比重, 以保证浆液水灰比的稳定性。b.严格控制搅拌机钻进或升降的速度大于1.0m/min, 这是保证桩体搅拌均匀性的关键。c.严格一喷两搅的工艺施工, 在钻进或升降的过程中应始终喷浆, 禁止在此过程中为防喷嘴堵塞而喷水。d.采用流量计控制喷浆的总量, 电脑自动记录每0.5m的喷量以指导施工。e.加强复搅的质量控制。
3.2.2 粉喷桩的施工工艺:
a.放样定位。将搅拌机移位至施工桩外处后定位, 孔位误差不得大于50mm。b.调平钻机平台。使用4个支腿调整平台, 使钻机钻杆垂直度误差不大于1%。c.开机搅拌。以1、2、3档逐机加速, 将钻头顺转钻进至设计深度, 如遇硬土难以钻进时可以降档钻进, 放慢速度。在钻进时始终保持连续送压缩空气, 以保证喷灰口不被堵塞, 钻杆内不进水, 保证下一道工序送灰时顺利畅通。d.提升钻杆喷粉搅拌。用反转法边搅拌边提升边喷粉。按0.5m/min速度提升, 提升到设计停灰面时, 应慢速原地搅拌2~3min。e.重复搅拌。为保证充分将粉体搅拌均匀, 须将搅拌头再次下沉搅拌到原设计深度, 再提升搅拌, 速度控制在0.5~0.8m/min。f.防止施工污染环境。在喷粉提升至距地面0.5m处时应停止喷粉。g.粉喷桩施工机具应有专门的自动计量装置, 该装置能自动记录沿深度的喷粉量和时间记录等。
4 结论
4.1 软基处理总体方案设计应根据公路等
级和技术质量标准综合确定, 对二级公路一般路基软土可采用软基浅层处理, 在部分桥头高填方路段和构造物地基可采用深层处理技术处治, 以减少其工后沉降量。4.2石灰桩处治浅层软基经济实用、效果较好, 适用于深度在1~2m的浅层软基路段的处理。对深度在1m以内的浅层软基路段可采用灰土 (素土) 置换法或就地撒铺石灰翻拌碾压处理。4.3换土垫层法处理软基应就地取材, 并作好开挖路段的排降水工作。4.4软基上的高填方路段和构造物无论是否经过了软基深层处理都应加强施工中的动态控制与沉降观测。4.5二级公路建设也要加强对软基段处理效果的评价和沉降观测工作, 以此作为面层能否开工的依据。